Введение
Техника добычи полезных ископаемых с использованием струй воды высокого давления для разработки минералов.
Гидравлическая добыча – это способ добычи полезных ископаемых, при котором используются струи воды под высоким давлением для вымывания горной породы или перемещения отложений. При добыче золота или олова образующаяся шлам-суспензия направляется через отсадочные лотки для извлечения золота. Также применяется при добыче каолина и угля. Гидравлическая добыча развилась из древнеримских технологий, использовавших воду для выемки мягких подземных залежей. Ее современная форма, использующая струи воды под давлением, создаваемые насадкой, называемой "монитором", появилась в 1850-х годах во время Калифорнийской золотой лихорадки в США. Несмотря на успешность в извлечении золотоносных минералов, широкое применение этого метода привело к серьезному ущербу окружающей среде, такому как усиление наводнений и эрозии, а также заиливание водотоков и покрытие сельскохозяйственных угодий отложениями. Эти проблемы привели к его законодательному регулированию. Гидравлическая добыча используется в различных формах по всему миру.
Замыкание земли
Гидравлическая добыча золота берет начало в практике проливных шлюзов, развитие которой также известно как "вымывание" (hushing), при котором поверхностные потоки воды направлялись для размыва золотоносного гравия. Эта техника была разработана римскими горняками в первые века до и нашей эры для вымывания аллювия. Римляне использовали проливные шлюзы для удаления вскрышных пород и золотоносного мусора в Лас-Медуласе (Испания) и Долаукоти (Великобритания). Метод также применялся в Англии и Уэльсе эпохи Елизаветы I (и редко в Шотландии) для разработки свинцовых, оловянных и медных рудников. Вода широко использовалась римскими инженерами в первые века до и нашей эры, в период быстрого расширения Римской империи в Европе. Используя процесс, позже получивший название "вымывание", римляне накапливали большой объем воды в резервуаре непосредственно над разрабатываемым участком; затем вода быстро сбрасывалась. Образовавшаяся волна воды удаляла вскрышные породы и обнажала коренную породу. Золотоносные жилы в коренной породе затем разрабатывались различными способами, а для удаления мусора снова использовалась энергия воды. Остатки в Лас-Медуласе и окрестностях демонстрируют масштабные бадленд-ландшафты, образовавшиеся в результате гидравлической разработки богатых аллювиальных золотых месторождений. Лас-Медулас в настоящее время является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО. На территории сохранились остатки по меньшей мере семи крупных акведуков общей протяженностью до 48 км, обеспечивающих подачу больших объемов воды. Золотодобывающие операции были ярко описаны Плинием Старшим в его "Естественной истории", опубликованной в первом веке нашей эры. Плиний был прокуратором в Hispania Terraconensis в 70-х годах нашей эры и лично наблюдал за этими работами. Применение техники "вымывания" подтверждено полевыми исследованиями и археологическими раскопками в Долаукоти (Южный Уэльс) – единственной известной римской золотой шахте в Великобритании.
Калифорнийская золотая лихорадка
Современная форма гидравлической добычи, использующая струи воды, направленные под очень высоким давлением через шланги и сопла на золотоносные верхние палеогравии, была впервые применена Эдвардом Мэттсоном возле города Невада-Сити, штат Калифорния, в 1853 году во время Калифорнийской золотой лихорадки. Мэттсон использовал холщовые шланги, которые позже, к 1860-м годам, были заменены шлангами из кринолина. В Калифорнии для гидравлической добычи часто доставляли воду с возвышенностей на большие расстояния в накопительные пруды, расположенные на несколько сотен футов выше разрабатываемого участка. Калифорнийская гидравлическая добыча эксплуатировала гравийные отложения, что делало её разновидностью добычи россыпного золота. Ранние старатели в Калифорнии обнаружили, что чем больше гравия они могут переработать, тем больше золота они, вероятно, найдут. Вместо работы с лотками, шлюзами, длинными томами и качалками, старатели объединяли усилия, чтобы найти способы более быстрой переработки больших объемов гравия. Гидравлическая добыча стала самым масштабным и наиболее разрушительным видом добычи россыпного золота. Вода направлялась в постоянно сужающийся канал через большой холщовый шланг и выходила через гигантское железное сопло, называемое "монитором". Струя с чрезвычайно высоким давлением использовалась для промывки целых склонов холмов через огромные шлюзы. К началу 1860-х годов, когда гидравлическая добыча достигла своего пика, мелкомасштабная добыча россыпного золота в значительной степени исчерпала богатые поверхностные россыпи, и горнодобывающая промышленность перешла к добыче твёрдой породы (называемой кварцевой добычей в Калифорнии) или гидравлической добыче, которая требовала более крупных организаций и значительно большего капитала. К середине 1880-х годов, по оценкам, гидравлической добычей было извлечено 11 миллионов унций золота (стоимостью приблизительно 7,5 миллиардов долларов США по ценам середины 2006 года).
.
Влияние на окружающую среду
Принося миллионы долларов налоговых поступлений штату и поддерживая большое количество шахтеров в горах, гидравлическая добыча оказала разрушительное воздействие на прибрежную природную среду и сельскохозяйственные системы Калифорнии. Миллионы тонн земли и воды поступали в горные ручьи, питающие реки, впадающие в долину Сакраменто. Достигнув относительно равнинной долины, реки замедлялись, расширялись, и осадочные породы откладывались в поймах и руслах рек, вызывая их подъем, изменение русел и переполнение берегов, что приводило к крупным наводнениям, особенно во время весеннего таяния снега. Города и поселки в долине Сакраменто столкнулись с растущим числом разрушительных наводнений, а повышение русел рек затрудняло судоходство. Возможно, ни один другой город не ощутил на себе как благословение, так и проклятие золотодобычи в такой степени, как Мэрисвилл. Расположенный в месте слияния рек Юба и Федер, Мэрисвилл был последним "отправным пунктом" для шахтеров, направлявшихся в северные предгорья в поисках удачи. Пароходы из Сан-Франциско, перевозившие шахтеров и припасы, поднимались вверх по реке Сакраменто, затем по реке Федер до Мэрисвилла, где они выгружали пассажиров и груз. В конечном итоге Мэрисвилл построил сложную систему дамб для защиты города от наводнений и отложений. Гидравлическая добыча значительно усугубила проблему наводнений в Мэрисвилле и настолько обмелела река Федер, что лишь немногие пароходы могли дойти от Сакраменто до доков Мэрисвилла. Осадок, оставшийся после этих работ, перерабатывался драгами на золотых приисках Юба-Голдфилдс, расположенных недалеко от Мэрисвилла. Впечатляющий эродированный ландшафт, оставшийся после гидравлической добычи, можно увидеть в Государственном историческом парке Малакофф-Диггинс в округе Невада, Калифорния. Залив Сан-Франциско стал местом сброса загрязняющих отходов во время золотой лихорадки. Гидравлическая добыча оставила за собой след токсичных отходов, называемых "сликкенс", которые стекали с шахт в Сьерра-Неваде через реку Сакраменто и в залив Сан-Франциско. Сликкенс содержали вредные металлы, такие как ртуть. В этот период промышленная горнодобывающая отрасль выпустила 1,5 миллиарда кубических ярдов токсичных сликкенс в реку Сакраменто. По мере продвижения по водным артериям Калифорнии, сликкенс откладывали свои токсины в местные экосистемы и водоемы. Близлежащие сельскохозяйственные земли были загрязнены, что вызвало политическое сопротивление использованию гидравлической добычи. Сликкенс текли по реке Сакраменто, прежде чем осесть в заливе Сан-Франциско. В настоящее время залив Сан-Франциско остается опасно загрязненным ртутью. По оценкам, потребуется еще столетие, прежде чем залив естественным образом избавится от ртути.
Судебные иски
Огромные площади сельскохозяйственных угодий в долине Сакраменто были глубоко засыпаны горными отложениями. Часто страдая от наводнений, фермеры требовали прекращения гидравлической добычи. В самой известной судебной тяжбе между фермерами и шахтерами, фермеры подали иск против предприятий, занимающихся гидравлической добычей, и знаковое дело «Вудрафф против Северо-Блумфилдской горнодобывающей и гравийной компании» дошло до Окружного суда США в Сан-Франциско, где судья Лоренцо Сойер 7 января 1884 года вынес решение в пользу фермеров и ограничил гидравлическую добычу, заявив, что она представляет собой "общественное и частное неудобство" и запретив ее проведение в районах, прилегающих к судоходным ручьям и рекам. Гидравлическая добыча в гораздо меньшем масштабе была возобновлена после 1893 года, когда Конгресс США принял Закон Камминетти, разрешавший лицензированную добычу при условии строительства сооружений для удержания отложений. Это привело к появлению ряда разработок выше щетинистых плотин и плотин из бревен. Большая часть инфраструктуры для подачи воды, используемой в гидравлической добыче, была разрушена наводнением 1891 года, поэтому этот более поздний этап добычи велся в гораздо меньших масштабах в Калифорнии.
За пределами Калифорнии
Хотя эта технология часто ассоциируется с Калифорнией из-за её внедрения и широкого распространения там, она была широко экспортирована в Орегон (Джексонвилл в 1856 году), Колорадо (Клэр-Крик, Централ-Сити и Брекенридж в 1860 году), Монтану (Баннак в 1865 году), Аризону (Линкс-Крик в 1868 году), Айдахо (Идахо-Сити в 1863 году), Южную Дакоту (Дедвуд в 1876 году), Аляску (Фейрбанкс в 1920 году), Британскую Колумбию (Канада) и за рубеж. Она широко применялась в Далонеге, штат Джорджия, и до сих пор используется в развивающихся странах, зачастую с катастрофическими экологическими последствиями. Разрушения, вызванные этим методом добычи, побудили Эдвина Картера, "натуралиста из бревенчатой хижины", с 1875 по 1900 год в Брекенридже, штат Колорадо, США, отказаться от добычи и заняться сбором образцов дикой природы. Гидравлическая добыча использовалась во время австралийской золотой лихорадки, где её называли гидравлической промывкой. Одним из известных мест была территория Ориентал-Клеймс возле Омео в штате Виктория, где она применялась с 1850-х до начала 1900-х годов, и сегодня сохранилось множество свидетельств нанесённого ущерба. Гидравлическая добыча широко использовалась во время золотой лихорадки в Центральном Отаго, которая произошла в 1860-х годах на Южном острове Новой Зеландии, где она также была известна как промывка. Начиная с 1870-х годов, гидравлическая добыча стала основным методом аллювиальной добычи олова на Малайском полуострове. Гидравлическая установка ранее использовалась в округе Полк, штат Флорида, для добычи фосфатных пород.
Современное использование
В дополнение к использованию в реальной горной добыче, гидравлическая разработка может применяться как метод земляных работ, в основном для сноса холмов. Например, перепланировка района Денни в Сиэтле была в значительной степени выполнена с использованием гидравлической разработки. Гидравлическая разработка является основным способом добычи каолинитовой глины в Корнуолле и Девоне, на юго-западе Англии. Египет использовал методы гидравлической разработки для прорыва песчаной стены «Линии Бар-Лева» в Суэцком канале в ходе операции «Бадр» (1973), которая положила начало войне Судного дня.
Золотые месторождения Рэнда
На южноафриканских золотых месторождениях Ранд с 1977 года функционирует предприятие по повторной переработке золотых отходов – East Rand Gold and Uranium Company (ERGO). На предприятии используются гидравлические мониторы для создания шлама из старых (и, следовательно, более богатых) хвостохранилищ, который затем перекачивается на большие расстояния в обогатительную фабрику. Предприятие перерабатывает почти два миллиона тонн хвостовых отходов ежемесячно, при стоимости переработки менее 3,00 долл. США за тонну (2013). Извлечение золота происходит с содержанием всего 0,20 г/т, но низкий выход компенсируется чрезвычайно низкой стоимостью переработки, не требующей рискованной или дорогостоящей добычи или измельчения для извлечения. Образующийся шлам откачивается дальше от населенных пунктов, что позволяет экономически осваивать земли, расположенные вблизи коммерчески ценных территорий, ранее покрытых хвостохранилищами. Исторические желтые отвалы шахтных пород вокруг Йоханнесбурга теперь встречаются крайне редко и видны лишь на старых фотографиях. Уран и пирит (для производства серной кислоты) также могут извлекаться из технологического потока в качестве попутных продуктов при благоприятных экономических условиях.
Подземная гидравлическая добыча
Водные струи высокого давления также применяются при подземной добыче угля для разрушения угольного пласта и промывки образовавшейся угольной суспензии к месту сбора.